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BRPI0803535A2

Controlled electric motor arrangement for a tension mechanism

Abstract

FIELD-ORIENTED CONTROL METHODS FOR AN ELECTRIC DRIVE AND OPERATION FOR A DRIVE TO TRACE AN OBJECT, ELECTRIC MOTOR ARRANGEMENT, AND, POSITION AND / OR SPEED CONTROLLER FOR ELECTRICALLY-DRIVEN CONTROL. The invention relates to a field-oriented method for controlling an electric drive comprising a plurality of electric motors, for example, to implement a traction mechanism, especially for load and / or gear cable means. In the control method, measurements are taken from a real multi-phase motor current. The measured values ​​are transformed into a direct current component and a quadrature current component, based on a magnetic rotor field angle or flow angle, in a rotor based d, q coordinate system. The measured quadrature current component is compared with a predetermined transverse current component of a current command value, to obtain a command value for motor current control. The invention also relates to an electric motor arrangement, which is especially suitable for implementing the control method, with at least two electric motors that can be operated as multi-phase motors. The invention also relates to a position and / or speed controller for the field-oriented control of an electric drive, which is especially suitable for use in the above mentioned control method or in the above mentioned electric motor arrangement. The invention also relates to a starting method for a traction drive and, therefore, an arrangement for preparing electric motors.

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Sheet 1 of 7

Term

Projected expiry 26 September 2028.

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29 claims: 17 independent, 12 dependent

  1. 1
    REIVINDICAÇÕES 1. Método de controle orientado por campo para um acionamento elétrico compreendendo uma pluralidade de motores elétricos, para implementar um mecanismo de tração, especialmente para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem (1,3), usando medições de uma corrente real de motor polifásico (U, V, W), cujos valores medidos são transformados em um componente de corrente contínua e um componente de corrente de quadratura, com base em um campo de rotor magnético ou ângulo de fluxo, em um sistema de coordenadas d, q, baseado em um fluxo de rotor, e os componentes de corrente de quadratura e de corrente contínua da corrente real são submetidos a uma comparação com predeterminados componentes de corrente de quadratura e de corrente direta (isq_ref, isd_ref) de um valor de comando de corrente, caracterizado pelo fato de possuir as seguintes etapas:a) dois motores síncronos (Ml, M2) são usados como motores elétricos b) as rodas magnéticas ou rotores dos dois motores síncronos (Ml, M2) são girados ou orientados um para o outro e são então mecanicamente acoplados em uma tal maneira que entre seus acoplamentos de fluxo magnético (T m i, Ψπώ) ou outros fluxos magnéticos um deslocamento angular (V) é formado, c) os dois motores síncronos são, cada, supridos com ou atravessados por meio das mesmas correntes de fase, a partir de um conversor de potência compartilhado, d) para um torque de pré-tração, um valor de comando ou referência é predeterminado, e é superposto a um valor de controle de torque de motor (m_ref) fornecido por meio de um controlador (7), a partir do qual um componente de corrente de quadratura (isq_ref) para o valor de comando de corrente é derivado, e) um componente de corrente contínua (isd_ref) para o valor de comando de corrente é derivado a partir do predeterminado valor de controle de torque de tração (m_ref) com reversão de sinal.
  2. 2
    Método de controle de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em uma operação contínua, o valor de controle de torque de pré-tração (m_ref) e/ou deslocamento angular (V) são mantidos constantes.
  3. 3
    Método de controle de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um componente de corrente é usado no primeiro motor síncrono (Ml) como componente de corrente de quadratura formando torque (i q i) ou como componente de corrente contínua formando fluxo (idi) e ao mesmo tempo é usado no segundo motor síncrono (M2) como componente de corrente contínua formando fluxo (id2) ou como componente de corrente de quadratura formando torque (i q2 ), respectivamente.
  4. 4
    Método de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, em cada caso, com base na magnitude e fase, o componente de corrente de quadratura (i q j) no primeiro motor síncrono (Ml) corresponde ao componente de corrente contínua (i d2 ) no segundo motor síncrono (M2), e o componente de corrente contínua (i d i) no primeiro motor síncrono (Ml) corresponde ao componente de corrente de quadratura (i d2 ) no segundo motor síncrono (M2).
  5. 5
    Método de operação para um acionamento para tracionar um objeto que pode ser flexível ou submetido a jogo, em que pelo menos dois motores elétricos (Ml, M2), que podem ser operados como motores polifásicos, são colocados em engate com forças opostas sobre dito objeto, usando um dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G) que controla os motores elétricos, caracterizado pelo fato de que, para dar partida ou arranque quando o acionamento de tração está em um estado de marcha em vazio ou desligado sem corrente, primeiro somente um (Ml) dos dois motores elétricos é atuado para um movimento de tração, até um primeiro critério de parada pré-especificado ser detectado por meio do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  6. 6
    Método de operação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, depois da detecção de dito primeiro critério de parada, o segundo motor elétrico (M2) é atuado para um movimento de tração, até um segundo critério de parada pré-especificado ser detectado por meio do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  7. 7
    Método de operação de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, durante a atuação do primeiro ou segundo motor elétrico (Ml, M2), o respectivo outro motor elétrico é curto-circuitado e/ou de outra maneira desacoplado do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  8. 8
    Método de operação de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que, para desacoplar um ou ambos dos motores elétricos (Ml, M2) do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G), em um dos motores elétricos (Ml) os enrolamentos de fase (Wl) nas duas respectivas extremidades são curto-circuitados preferivelmente em uma conexão em estrela ou delta, e no outro motor elétrico (M2) os respectivos enrolamentos de fase são ligados em ponte e/ou conectados conjuntamente em ambas de suas extremidades.
  9. 9
    Método de operação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, durante a atuação de um dos motores elétricos (Ml, M2), o respectivo outro motor é usado como um freio eletrodinâmico por meio de um curto-circuito (S1, S2) de seus enrolamentos de fase.
  10. 10
    Método de operação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um aumento no fluxo de corrente de motor e/ou alcance de uma predeterminada posição de motor e/ou um predeterminado período de sincronização serve como um critério de parada.
  11. 11
    Arranjo de motor elétrico, especialmente para um mecanismo de tração, compreendendo para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem (1, 3), com pelo menos dois motores elétricos, cada dos quais pode ser operado como um motor polifásico, especialmente para implementar o método de controle como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes características marcantes:a) os dois motores elétricos são incorporados como motores síncronos (Ml, M2), b) os motores síncronos são conectados um com o outro em série através de seus enrolamentos de fase (Wui, u2 Wvi,v2 Wwi, W2í U1,U2;V1,V2;W1,W2), c) os motores síncronos (Ml, M2) são acoplados com um conversor de potência compartilhado (4) para ativá-los, d) os motores síncronos (Ml, M2) são mecanicamente acoplados um com o outro através de suas rodas magnéticas ou rotores em uma tal maneira que eles são deslocados um do outro em termos de sua posição angular, e/ou seus acoplamentos de fluxo magnético (\|/ m i, ψ Μ 2) ou outros alinhamentos magnéticos formam um ângulo de deslocamento (V) um com o outro.
  12. 12
    Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o deslocamento angular (V) das rodas magnéticas ou rotores e/ou seus alinhamentos magnéticos um em relação ao outro perfaz 90 graus, ou está situado entre 0 grau e 180 graus.
  13. 13
    Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o acoplamento mecânico entre os rotores ou rodas magnéticas é implementado usando meios de cabo de carga ou de engrenagem (1,3).
  14. 14
    Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os meios de cabo de carga ou de engrenagem (1,3) compreendem uma linha de tração apertadamente puxada ou rodas de engrenagem que são engrenadas uma com a outra e são 5 tracionadas em seus flancos de dente adjacentes.
  15. 15
    Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um primeiro dos dois motores síncronos (Ml, M2) é conectado diretamente com o conversor de potência (4) através de seus enrolamentos de fase (Wui, W V i, W W i), e o 10 segundo motor síncrono (M2) é suprido com ou recebe corrente de conversor de potência (4) indiretamente através do primeiro motor síncrono (Ml).
  16. 16
    Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que no motor síncrono que é arranjado na última posição com respeito ao conversor de potência em 15 uma série de motores síncronos, os enrolamentos de fase (Wu2, Wv2, Ww2) são conectados em umaxonexão em estrela ou delta, enquanto no outro motor ou motores síncronos (Mitl), que não são arranjados na última posição, os condutores e extremidades de seus enrolamentos de fase (Wui, Wvi, Wwi) são disponíveis para conexão externa com o conversor de potência (4) ou com um 20 motor síncrono adjacente (M2).
  17. 17
    Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, para implementar um circuito de controle de acionamento, um ou ambos os motores síncronos (Ml, M2) são providos com um dispositivo (2) para detecção de posição, cuja 25 saída é suprida para um dispositivo de controle (5) que controla o conversor de potência (4).
  18. 18
    Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de controle compartilhado (5), que compreende um controlador de posição e/ou velocidade (7), é alocado aos motores síncronos (Ml, M2), e é acoplado com o conversor de potência (4,WR) para seu controle.
  19. 19
    Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, especialmente para um mecanismo de tração com para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem, com pelo menos dois motores elétricos que podem ser operados como motores polifásicos, que são acoplados com um dispositivo de controle e/ou regulagem compartilhado (WR, G), especialmente para implementar o método de operação como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos de fase de um ou ambos os motores elétricos (Ml, M2) são equipados com elementos de comutação (Sl, S2), que são arranjados para desacoplar um ou ambos os motores elétricos (Ml, M2) do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  20. 20
    Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os meios de comutação (Sl, S2) são incorporados inteiramente ou parcialmente como interruptores (S2) que ligam em ponte os enrolamentos de motor (W2) em suas extremidades, ou como interruptores (S2) que conectam diferentes fases (U2, V2, W2).
  21. 21
    Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 19 ou reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que os meios de comutação (Sl, S2) são configurados para serem operáveis através do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  22. 22
    Controlador de posição e/ou velocidade para o controle orientado por campo de um acionamento elétrico, especialmente um arranjo de motor elétrico como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, com pelo menos um dispositivo (7, 8) para calcular e fornecer um valor de comando de torque de motor (mit ref) (chamado “controlador de torque de motor” a seguir), a partir da saída ou saídas do qual, com base em um sistema de coordenadas d, q, baseado em fluxo de rotor, um componente Ί de valor de comando de corrente de quadratura (isq_ref) para um controlador de corrente de quadratura posicionado a jusante é derivado e fornecido, caracterizado pelo fato de compreender um dispositivo (14) para gerar um valor de controle de torque de pré-tração (chamado controlador de torque de 5 pré-tração” a seguir), cuja saída ou saídas dos quais são ligadas em um lado com a saída do controlador de torque de motor (7, 8) e no outro lado são supridas para um dispositivo (17) para derivar um componente de valor de comando de corrente contínua (isd_ref) (chamado controlador de valor de comando de corrente contínua” a seguir) para um controlador de corrente 10 contínua posicionado a jusante.
  23. 23
    Controlador de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as saídas do controlador de torque de motor (7, 8) e o controlador de torque de pré-tração (14) são aditivamente ligados um com o outro, especialmente através de um ponto de soma (15). 15
  24. 24
    Controlador de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que a saída de controlador de torque de pré-tração é conectado com o controlador de valor de comando de corrente contínua (IILV) para a finalidade de derivar o valor de comando de corrente contínua (isd_ref) através de um elemento de reversão de sinal (-1). 20 25. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-24, caracterizado pelo fato de que, em adição à saída de controlador de torque de pré-tração, a saída do controlador de torque de motor (7, 8) é acoplada com a entrada do controlador de valor de comando de corrente contínua (1/Ψ). 26. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-25,
  25. 25
    25 caracterizado pelo fato de que um ponto de soma (20) é arranjado na entrada do controlador de valor de comando de corrente contínua (17), através do qual o valor de saída do controlador de torque de pré-tração (14) é subtraído do valor de saída do controlador de torque de motor (7, 8), e o resultado da subtração é fornecido para a entrada do controlador de valor de comando de corrente contínua (17;12, 1/Ψ, 19).
  26. 26
    27. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-26, caracterizado pelo fato de que o controlador de torque de pré-tração (14) tem uma entrada preferivelmente operável extemamente para ajustar o torque de 5 pré-tração.
  27. 27
    28. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-27, caracterizado pelo fato de que a saída do controlador de torque de pré-tração (14) é suprida para um ponto de soma (20), com inversão de sinal (16), cuja segunda entrada é conectada com a saída do controlador de torque de motor 10 (7, 8), e as saídas de ponto de soma são conectadas com a entrada do controlador de valor de comando de corrente contínua (17;12, 1/Ψ, 19) para derivar o valor de comando de corrente contínua (isd_ref).
  28. 28
    29. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-28, caracterizado pelo fato de que cada das saídas de valor de comando de 15 corrente de quadratura e corrente contínua (isq_ref, isd_ref) é equipada com um elemento limitador (13, 19), que é configurado para restringir as saídas para faixas tendo sinais que são opostos uns aos outros.
  29. 29
    30. Controlador de acordo com uma das reivindicações 22-29, caracterizado pelo fato de que o controlador de torque de pré-tração (14) é 20 ajustado e/ou configurado para fornecer um valor de controle, que corresponde a 50 porcento ou aproximadamente 50 porcento do torque de motor máximo possível, para a respectiva entrada dos dispositivos (10, 19,1/ Ψ) para a finalidade de derivar um valor de comando de corrente de quadratura e/ou de corrente contínua (isq_ref, isd_ref). 1/7 Tensionamento sobre o motor 2 fí$1.2 2/7 Acionamento de Tração Controlador Fijj. 3 M 3/7 ο (0 h 8η 4/7 Inversor Fíp. 5 5/7 Estado de f marcha em vazio . \ Aceleração para } a esquerda com respeito à figura 1 Aceleração para c ) a direita com respeito à figura 1 Fig-6 6/7 7/7 ν- CM 3. ) S1 aberto, S2 fechado, portanto somente M2 é controlável e M1 está em operação de curto-circuito. 4. ) M2 (operação sem sensor) puxa, até que WI1 (com sensor) se mova um pouco. 5. ) KTY:Sensor de temperatura.
Independent claims29